高中物理第2章電場(chǎng)與示波器電容器電容學(xué)案滬科版選修3-1(已修改)
2024-12-05 23:12 本頁(yè)面
【正文】 學(xué)案 6 電容器 電容 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 ] .義式和決定式 .，并能用其討論有關(guān)問(wèn)題． 一、電容器 1．能夠儲(chǔ)存電荷和電能的裝置叫電容器．任何兩個(gè)彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體都可以看成電容器． 2．在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì) ——電介質(zhì) (空氣也是一種電介質(zhì) )，就組成一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器，叫做平行板電容器． 3．將一定電壓加在電容器上，兩個(gè)極板就 分別帶上等量的異種電荷，這個(gè)過(guò)程叫充電． 4．用導(dǎo)線把充電后的電容器的兩極板接通，兩極板上的電荷中和，電容器不再帶電，這個(gè)過(guò)程叫做放電． 二、電容 對(duì)于同一個(gè)電容器，每個(gè)極板所帶的絕對(duì)電荷量 Q 跟電容器兩極板間的電勢(shì)差 U 成正比，它們的比值 QU是一個(gè)確定的值．不同的電容器，這個(gè)比值一般是不同的，可見(jiàn)，這個(gè)比值反映了電容器儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)，叫電容．單位是法拉，符號(hào)是 F,1F＝ 106 μF＝ 1012 pF. 三、探究影響平行板電容器電容的因素 平行板電容器的兩極間為充滿相對(duì)介電常數(shù)為 ε 的介質(zhì)時(shí)，其 電容跟極板的正對(duì)面積成正比，跟兩極板的間距成反比，即 C＝ εS4πkd. 四、常見(jiàn)電容器 加在電容器兩極板上的電壓不能超過(guò)某一限度，超過(guò)這個(gè)限度，電介質(zhì)將被擊穿成為導(dǎo)體，電容器被損壞，這個(gè)極限電壓叫做擊穿電壓．電容器外殼上標(biāo)的是額定電壓，是電容器正常工作時(shí)所能承受的電壓，它比擊穿電壓要低 . 一、電容器 電容 [問(wèn)題設(shè)計(jì) ] 照相機(jī)的閃光燈是通過(guò)電容供電的，拍照前先對(duì)電容器充電，拍照時(shí)電容器瞬間放電，閃光燈發(fā)出耀眼的白光．拍照前、后的 充電過(guò)程和放電過(guò)程，能量發(fā)生怎樣的變化？ 答案 拍照前的充電過(guò)程由電源獲得的電能儲(chǔ)存在電容器中；拍照后的放電過(guò)程，兩極板間的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量． [要點(diǎn)提煉 ] 1．任何兩個(gè)彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體，都可以看成一個(gè)電容器． 2．電容器的電容在數(shù)值上等于兩極板間每升高 (或降低 )單位電壓時(shí)增加 (或減少 )的電荷量． C＝ QU＝ ΔQΔU，對(duì)任何電容器都適用． Q 為電容器的帶電荷量，是其中一個(gè)極板上帶電荷量的 絕對(duì)值． [延伸思考 ] 是否可以根據(jù) C＝ QU認(rèn) 為，電容器的電容與電容器所帶電荷量成正比，與電容器兩極板間的電勢(shì)差成反比？ 答案 不可以．電容是電容器本身的一種屬性，大小由電容器自身的構(gòu)成情況決定，與電容器是否帶電、帶多少電荷量均無(wú)關(guān)． 二、平行板電容器的電容 [問(wèn)題設(shè)計(jì) ] 平行板電容器由兩塊平行放置的金屬板組成．利用平行板電容器進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)： 圖 1 (1)如圖 1 所示，保持 Q 和 d 不變，增大 (或減少 )兩極板的正對(duì)面積 S，觀察電勢(shì)差 U(靜電計(jì)指針偏角 )的變化，依據(jù) C＝ QU，分析電容 C 的變化． (2)如圖 2 所示，保持 Q 和 S 不變，增大 (或減小 )兩極板間的距離 d，觀察電勢(shì)差 U(靜電計(jì)指針偏角 )的變化，依據(jù) C＝ QU，分析電容 C 的變化． 圖 2 (3)如圖 3所示，保持 Q、 S、 d不變，插入電介質(zhì)，觀察電勢(shì)差 U(靜電計(jì)指針偏角 )的變化，依據(jù) C＝ QU，分析電容 C 的變化． 圖 3 答案 (1)實(shí)驗(yàn)結(jié)論： S 增大，電勢(shì)差 U 減小，電容 C 增大． (2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論： d 增大，電勢(shì)差 U 增大，電容 C 減?。? (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：插入電介質(zhì)，電勢(shì)差 U 減小，電容 C 增大． [要點(diǎn)提煉 ] 1．平行板電容器的電容與兩平行極板正對(duì)面積 S 成正比，與電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù) ε 成正比，與極板間距離 d 成反比，其表達(dá)式為 C＝ εS4πkd，兩板間為真空時(shí)相對(duì)介電常數(shù) ε＝ 1，其他任何電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù) ε 都大于 1. 2． C＝ QU適用于所有電容器； C＝ εS4πkd僅適用于平行板電容器． 三、平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析 [問(wèn)題設(shè)計(jì) ] 1．如圖 4 所示，電容器充電 后保持和電源相連，此時(shí)電容器兩極板間的電壓不變． 圖 4 (1)當(dāng)兩極板的正對(duì)面積 S 增大時(shí)，電容器的 C、 Q、 E 如何變化？ (2)當(dāng)兩極
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